碳化硅是什么晶体(氮化硅是共价晶体吗)

碳化硅是什么晶体

SiC是由硅(Si)和碳(C)组成的化合物半导体材料。其结合力非常强,在热、化学、机械方面都非常稳定。SiC存在各种多型体(多晶型体),它们的物理特性值各有不同。4H-SiC最适用于功率元器件。下表为Si和近几年经常听到的半导体材料的比较。

新能源汽车产业要求逆变器(即马达驱动)的半导体功率模块,在处理高强度电流时,具有远超出普通工业用途逆变器的可靠性;在大电流功率模块中,具有更好的散热性,高效、快速、耐高温、可靠性高的半导体碳化硅模块完全符合新能源汽车要求。半导体碳化硅功率模块小型化的特点可大幅削减新能源汽车的电力损失,使其在200°C高温下仍能正常工作。更轻、更小的设备重量减少,减少汽车自身重量带来的能耗。

半导体材料经过几十年的发展,第一代硅材料半导体已经接近完美晶体,对于硅材料的研究也非常透彻。基于硅材料上器件的设计和开发也经过了许多代的结构和工艺优化和更新,正在逐渐接近硅材料的极限,基于硅材料的器件性能提高的潜力愈来愈小。以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体具备优异的材料物理特性,为进一步提升电力电子器件的性能提供了更大的空间。

随着国家对第三代半导体材料的重视,近年来,我国半导体材料市场发展迅速。其中以碳化硅为主的材料备受关注。尽管如此,但产业难题仍待解决,如我国材料的制造工艺和质量并未达到世界顶级,材料制造设备依赖于进口严重,碳化硅器件方面产业链尚未形成等,这些问题需逐步解决,方可让国产半导体材料屹立于世界顶尖行列。

将笔记本电脑适配器的体积减少80%,将一个变电站的体积缩小至一个手提箱的大小。这也是碳化硅半导体令人期待的一个地方。

氮化硅是共价晶体吗

采用碳化硅作为衬底的LED期间亮度更高、能耗更低寿命更长、单位芯片面积更小,在大功率LED方面具有非常大的优势。

半导体碳化硅材料除了在新能源汽车节能中占有重要地位外,在高铁、太阳能光伏、风能、电力输送、UPS不间断电源等电力电子领域均起到了卓越的节能环保作用。

1200°C退火后的薄膜形成了3C-SiC晶体。3C-SiC在半导体行业中备受关注,因为它具有多种性能,包括高热导率、高击穿电场强度、优良的热稳定性和化学稳定性。这些性能使得3C-SiC在高温高频电子器件、功率器件、传感器和光电子学等领域有着广泛的应用前景。

相比于其他晶型的碳化硅,如4H-SiC或6H-SiC,3C-SiC具有更好的晶体质量和更接近于硅的晶格匹配,因此在一些应用中可能更具优势。它也被研究用于研发新型电子器件和在高温、高频环境下工作的器件。

可以减小功率模块的体积:由于器件电流密度高(如Infineon 产品可达700A/cm),在相同功率等级下,全SiC 功率模块(SiCMOSFETsSiCSBD)的封装尺寸显著小于SiIGBT 功率模块。

sic4是什么晶体

以前大家都知道碳化硅很好,但是问题也很多,第一长晶技术不成熟,晶体内缺陷太多,严重影响良率和稳定性,可靠性;其次是不知道应用场景,因为碳化硅器件虽然性能强,但是太贵,找不到一个很适合的商业落点。

并且大胆用到特斯拉的毛豆3上,随后其他车厂纷纷效仿,碳化硅迎来大规模上车的阶段,因此业内认为碳化硅发展元年是在2019年,特斯拉这一大胆的举动,拉开了碳化高速发展的序幕。

根据市场调研的数据,2021年碳化硅功率器件的市场规模超过10亿美元,并预计到2025年,这个数字将超过37亿美元,年复合增长率(CAGR)超过34%。

特别是碳化硅基氮化镓,因此氮化镓衬底实在太贵了,而且碳化硅和氮化镓有非常优异的晶格匹配度超过95%,因此碳化硅上能长出高质量的氮化镓外延层,因此氮化镓外延片把碳化硅当做最好的衬底。